Остаточные напряжения при многослойной сварке

При многослойной сварке образование напряжений σ _х при укладке каждого очередного валика шва в общем подчиняется тем же закономерностям, что и при однопроходной сварке. В зоне, подвергавшейся высокому нагреву, образуются растягивающие напряжения.

Основное отличие в образовании напряжений при многослойной сварке вносит поперечная усадка металла и возникшие в ранее сваренных слоях остаточные напряжения. Поперечная усадка влияет не только на образование напряжений σ _у и σ _z, но и на продольные напряжения σ _х. Неодновременность заварки шва по высоте вызывает неравномерность всех трех компонент напряжений. Особенно сильно по оси z меняются поперечные напряжения. На рис. 2.10 показаны эпюры остаточных напряжений для многослойных швов соединения из низкоуглеродистой стали с V-образной разделкой кромок. Эпюры относятся к металлу толщиной более 40 - 60 мм.

Высокие значения поперечных растягивающих напряжений в корне шва часто приводят к появлению трещин еще до момента окончательной заварки кромок. Возникновение трещин обусловлено накоплением пластических деформаций укорочения в поперечном направлении после укладки каждого последующего слоя и соответствующим увеличением растяжения в корне шва.

Если многослойная сварка пластин производится в жестких закреплениях, не позволяющих пластинам свободно поворачиваться друг относительно друга от поперечной усадки слоев, но не препятствующих сближению пластин в их плоскости, то поперечные растягивающие напряжения в корне шва не могут достигнуть высокого уровня. Более того, они в зависимости от жесткости приспособления могут стать сжимающими. Соответствующая этому случаю кривая эпюры σ _у изображена на рис. 2.10 пунктирной линией.

Также распределены поперечные напряжения и в случае многослойной сварки кольцевых швов оболочек с V-образной разделкой кромок.

Распределение остаточных напряжений при многослойной сварке стыковых швов с X-образной разделкой кромок отличаются многообразием и сложностью. Это, по-видимому, зависит от размеров отдельных слоев, темпа их укладки в разделку, а также во многом от того, производится ли кантовка при сварке или нет и каков характер закрепления листов.